JP6354139B2 - Electronic device, method for manufacturing electronic device, electronic apparatus, and moving body - Google Patents
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Description
本発明は、電子デバイス、電子デバイスの製造方法、電子機器、および移動体に関するものである。 The present invention relates to an electronic device, an electronic device manufacturing method, an electronic apparatus, and a moving object.
従来から、角速度や加速度等の物理量を検出するセンサーとして機能素子が搭載された空間(キャビティー)を封止する封止部を備える電子デバイスが知られている。一般にこの様なキャビティーは、キャビティー内を減圧、若しくは不活性ガス等で置換された状態で封止されている。キャビティーの封止は、キャビティーに貫通する孔を設け、孔に封止部材を配置し、封止部材にレーザー光を照射して溶融させ、孔を閉塞することでおこなわれている。
例えば、特許文献1では、キャビティーから外部に貫く孔に封止部材となる金属を配置し、封止部材にレーザー光を照射することで当該封止部材を溶融させ、孔を閉塞するとともにキャビティーが封止された構造の電子デバイスが開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electronic device including a sealing portion that seals a space (cavity) in which a functional element is mounted as a sensor that detects a physical quantity such as angular velocity and acceleration is known. In general, such a cavity is sealed in a state where the inside of the cavity is decompressed or replaced with an inert gas or the like. The cavity is sealed by providing a hole penetrating the cavity, disposing a sealing member in the hole, irradiating the sealing member with laser light to melt it, and closing the hole.
For example, in
しかしながら、上述の電子デバイスは、封止部材を溶融させるために照射するレーザー光によって封止部材以外の部材が発熱し、部材の発熱により離脱したガスがキャビティー内に放出されるという課題があった。これらのガスがキャビティー内に放出されると、キャビティー内の圧力の変化や、キャビティー内のガス組成の変化が生じ、搭載されている機能素子の動作特性に影響をおよぼす虞もあった。 However, the above-described electronic device has a problem in that members other than the sealing member generate heat due to the laser beam irradiated to melt the sealing member, and the gas released by the heat generation of the member is released into the cavity. It was. When these gases are released into the cavity, the pressure in the cavity and the gas composition in the cavity may change, which may affect the operating characteristics of the mounted functional elements. .
本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態、又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
本適用例に係る電子デバイスの製造方法は、基材と、基材に包囲されているキャビティーと、基材に設けられ、キャビティーに貫通している孔部に配置されている封止部と、キャビティー内に設けられている機能素子と、を備えた電子デバイスの製造方法であって、孔部に配置された封止部材にレーザー光を照射して封止部材を溶融して封止部を形成する工程を含み、孔部を平面視した場合にレーザー光のスポット幅が封止部材の幅より狭いことを特徴とする。
[Application Example 1]
The manufacturing method of an electronic device according to this application example includes a base material, a cavity surrounded by the base material, and a sealing portion provided in the base material and disposed in a hole that penetrates the cavity And a functional element provided in the cavity, wherein the sealing member disposed in the hole is irradiated with laser light to melt and seal the sealing member. Including a step of forming a stop, and the spot width of the laser beam is narrower than the width of the sealing member when the hole is viewed in plan.
この様な電子デバイスの製造方法によれば、孔部を閉塞する封止部材に照射するレーザー光のスポット幅が当該封止部材の幅よりも狭いことで、封止部材以外にレーザー光が照射されることを抑制することができる。よって、基材や、基材に設けられている孔部にレーザー光が照射されることが抑制されるため、基材の発熱と、発熱に伴って基材に内包するガスが離脱してキャビティー内に放出されることを抑制することができる。したがって、キャビティー内の圧力や、ガス組成の変化を抑制し、キャビティー内に設けられている機能素子の動作に影響をおよぼすことを抑制することができる。 According to such an electronic device manufacturing method, the laser beam is irradiated to the sealing member other than the sealing member because the spot width of the laser beam irradiated to the sealing member that closes the hole is narrower than the width of the sealing member. It can be suppressed. Therefore, since the laser beam is suppressed from irradiating the base material and the holes provided in the base material, the heat generated from the base material and the gas contained in the base material with the heat generation are separated and the Release into the tee can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress changes in the pressure and gas composition in the cavity, and to influence the operation of the functional element provided in the cavity.
[適用例2]
上記適用例に係る電子デバイスの製造方法において、基材には、第1基材と、孔部が設けられている第2基材とを備え、封止部材を溶融する工程は、第2基材を加熱しつつ、封止部材を溶融することで孔部を閉塞することが好ましい。
[Application Example 2]
In the method for manufacturing an electronic device according to the application example, the base material includes a first base material and a second base material provided with a hole, and the step of melting the sealing member includes the second base material. It is preferable to close the hole by melting the sealing member while heating the material.
この様な電子デバイスの製造方法によれば、孔部が設けられている第2基材を加熱することで封止部材が接する孔部の内壁を加熱することができる。よって、レーザー光が照射されることで溶融した封止部材が、孔部の内壁に熱を奪われ内壁面での凝固、および内壁面での表面張力を抑制することができる。したがって、均等な封止部材の厚みをもって孔部を閉塞し、キャビティーを封止することができる。 According to such a method for manufacturing an electronic device, the inner wall of the hole portion in contact with the sealing member can be heated by heating the second base material provided with the hole portion. Therefore, the sealing member melted by the irradiation with the laser light is deprived of heat by the inner wall of the hole, and solidification on the inner wall surface and surface tension on the inner wall surface can be suppressed. Therefore, the hole can be closed with a uniform thickness of the sealing member, and the cavity can be sealed.
[適用例3]
上記適用例に係る電子デバイスの製造方法において、孔部は、キャビティー側に開口を有している第1開口と、キャビティーとは反対側に開口を有している第2開口とを有し、孔部を平面視した場合に第1開口の幅より広く、第2開口の幅より狭い封止部材にレーザー光を照射して封止部材を溶融することで孔部を閉塞することが好ましい。
[Application Example 3]
In the electronic device manufacturing method according to the application example described above, the hole has a first opening having an opening on the cavity side and a second opening having an opening on the opposite side of the cavity. Then, when the hole is viewed in plan, the hole can be closed by irradiating the sealing member with a laser beam wider than the width of the first opening and narrower than the width of the second opening to melt the sealing member. preferable.
この様な電子デバイスの製造方法によれば、キャビティーに開口する第1開口より幅の広い封止部材を孔部に配置することで、溶融前の封止部材がキャビティー内に侵入することを抑制するとともに、キャビティーの封止効果を高めることができる。また、第2開口より幅の狭い封止部材を孔部に配置することで、封止部材を溶融させるレーザー光が封止部材以外の部分に照射されることを抑制することができる。したがって、基材や、基材に設けられている孔部にレーザー光が照射されることが抑制されるため、基材の発熱と、発熱に伴って基材に内包するガスが離脱してキャビティー内に放出されることを抑制することができる。よって、キャビティーの気密性を高め、キャビティー内の圧力や、ガス組成の変化を抑制し、キャビティー内に設けられている機能素子の動作に影響をおよぼすことを抑制することができる。 According to such a method for manufacturing an electronic device, the sealing member that is wider than the first opening that opens in the cavity is disposed in the hole, so that the sealing member before melting enters the cavity. Can be suppressed and the sealing effect of the cavity can be enhanced. Moreover, it can suppress that the laser beam which fuses a sealing member is irradiated to parts other than a sealing member by arrange | positioning the sealing member narrower than a 2nd opening in a hole. Therefore, the laser beam is suppressed from irradiating the base material and the holes provided in the base material. Therefore, the heat generation of the base material and the gas contained in the base material with the heat generation are separated and the Release into the tee can be suppressed. Therefore, the airtightness of the cavity can be increased, the pressure in the cavity and the change of the gas composition can be suppressed, and the influence on the operation of the functional element provided in the cavity can be suppressed.
[適用例4]
上記適用例に係る電子デバイスの製造方法において、封止部材を溶融する工程の前に、キャビティーを減圧する工程を含むことが好ましい。
[Application Example 4]
In the electronic device manufacturing method according to the application example described above, it is preferable to include a step of decompressing the cavity before the step of melting the sealing member.
この様な電子デバイスの製造方法によれば、封止部材を溶融する工程に先立ち、キャビティー内を減圧する工程をおこなうことで、キャビティー内のガスや水分を取り除くことができる。 According to such a method for manufacturing an electronic device, gas and moisture in the cavity can be removed by performing a step of decompressing the inside of the cavity prior to the step of melting the sealing member.
[適用例5]
本適用例に係る電子デバイスは、基材と、基材に包囲されているキャビティーと、基材に設けられキャビティーに貫通している孔部と、孔部を閉塞する様に設けられている封止部と、キャビティー内に設けられている機能素子と、を備え、封止部は、孔部を平面視した場合、封止部を形成する封止部材の幅よりも狭いスポット幅を有するレーザー光にて溶融されていることを特徴とする。
[Application Example 5]
The electronic device according to this application example is provided so as to close the hole, the base material, the cavity surrounded by the base material, the hole provided in the base material and penetrating the cavity. And a functional element provided in the cavity, and the sealing portion has a spot width narrower than the width of the sealing member forming the sealing portion when the hole portion is viewed in plan It is melted by a laser beam having
この様な電子デバイスによれば、孔部を閉塞する封止部材に照射するレーザー光のスポット幅が当該封止部材の幅よりも狭いことで、封止部材以外にレーザー光が照射されることを抑制することができる。よって、基材や、基材に設けられている孔部にレーザー光が照射されることが抑制されるため、基材の発熱と、発熱に伴って基材に内包するガスが離脱してキャビティー内に放出されることを抑制することができる。したがって、キャビティー内の圧力や、ガス組成の変化を抑制し、キャビティー内に設けられている機能素子の動作に影響をおよぼすことを抑制することができる。 According to such an electronic device, the laser beam is irradiated other than the sealing member because the spot width of the laser beam irradiated to the sealing member closing the hole is narrower than the width of the sealing member. Can be suppressed. Therefore, since the laser beam is suppressed from irradiating the base material and the holes provided in the base material, the heat generated from the base material and the gas contained in the base material with the heat generation are separated and the Release into the tee can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress changes in the pressure and gas composition in the cavity, and to influence the operation of the functional element provided in the cavity.
[適用例6]
上記適用例に係る電子デバイスにおいて、基材は、第1基材と第2基材とを有し、第2基材に孔部が設けられていることが好ましい。
[Application Example 6]
In the electronic device according to the application example described above, it is preferable that the base material includes a first base material and a second base material, and a hole is provided in the second base material.
この様な電子デバイスによれば、キャビティーを包囲する基材が第1基材と第2基材とで構成されているため、キャビティー内に機能素子を容易に配設することができる。また、第2基材に孔部が設けられているため、容易に孔部を設けることができる。 According to such an electronic device, since the base material surrounding the cavity is composed of the first base material and the second base material, the functional element can be easily disposed in the cavity. Moreover, since the hole part is provided in the 2nd base material, a hole part can be provided easily.
[適用例7]
上記適用例に係る電子デバイスにおいて、第2基材は、シリコンを含む材料で構成されていることが好ましい。
[Application Example 7]
In the electronic device according to the application example, it is preferable that the second base material is made of a material containing silicon.
この様な電子デバイスによれば、第2基材がシリコンを含む材料で構成されているため、第2基材に設けられる孔部と、孔部を閉塞する封止部との密着性を高めることができる。したがって、封止されるキャビティーの気密性を高めることができる。よって、キャビティー内の圧力変化を抑制し、キャビティー内に設けられている機能素子の動作に影響をおよぼすことを抑制した電子デバイスを実現することができる。 According to such an electronic device, since the second substrate is made of a material containing silicon, the adhesion between the hole provided in the second substrate and the sealing portion that closes the hole is improved. be able to. Therefore, the airtightness of the sealed cavity can be improved. Therefore, it is possible to realize an electronic device that suppresses the pressure change in the cavity and suppresses the influence on the operation of the functional element provided in the cavity.
[適用例8]
上記適用例に係る電子デバイスにおいて、孔部の内壁に金属膜が設けられていることが好ましい。
[Application Example 8]
In the electronic device according to the application example, it is preferable that a metal film is provided on the inner wall of the hole.
この様な電子デバイスによれば、孔部の内壁に金属膜が設けられていることで、孔部を閉塞する封止部との密着性をさらに高めることができる。したがって、封止されるキャビティーの気密性を高めることができる。よって、キャビティー内の圧力変化を抑制し、キャビティー内に設けられている機能素子の動作に影響をおよぼすことを抑制した電子デバイスを実現することができる。 According to such an electronic device, since the metal film is provided on the inner wall of the hole, it is possible to further improve the adhesion with the sealing part that closes the hole. Therefore, the airtightness of the sealed cavity can be improved. Therefore, it is possible to realize an electronic device that suppresses the pressure change in the cavity and suppresses the influence on the operation of the functional element provided in the cavity.
[適用例9]
本適用例に係る電子機器は、上述した電子デバイスが搭載されていることを特徴とする。
[Application Example 9]
An electronic apparatus according to this application example is characterized in that the above-described electronic device is mounted.
この様な電子機器によれば、上述した電子デバイスが搭載されていることで、信頼度の高い電子機器を得ることができる。 According to such an electronic device, a highly reliable electronic device can be obtained by mounting the above-described electronic device.
[適用例10]
本適用例に係る移動体は、上述した電子デバイスが搭載されていることを特徴とする。
[Application Example 10]
The moving body according to this application example is characterized in that the electronic device described above is mounted.
この様な移動体によれば、上述した電子デバイスが搭載されていることで、信頼度の高い移動体を得ることができる。 According to such a moving body, a highly reliable moving body can be obtained by mounting the electronic device described above.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure shown below, the size and ratio of each component may be described differently from the actual component in order to make each component large enough to be recognized on the drawing. is there.
[実施形態]
実施形態に係る電子デバイス、および電子デバイスの製造方法について、角速度等を検出する機能素子が搭載された態様を実施例として図1から図12を用いて説明する。
図1は、本実施形態の電子デバイスの概略を示す断面図である。図2は、第2基材側から電子デバイスを視た平面図である。図3は、電子デバイスに搭載された機能素子の構造を示す平面図である。図4ないし図7は、機能素子の動作を説明する説明図である。図8ないし図10は、本実施形態の電子デバイスの製造工程を説明する工程図である。図11は、本実施形態の電子デバイスと、従来例における電子デバイスとの比較実験をおこない、それぞれの封止部を拡大して示す断面図である。図12は、本実施形態の電子デバイスと、従来例における電子デバイスとの共振特性Q値を比較したグラフである。図1ないし図9では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、Z軸を図示し、Z軸は、X軸、Y軸と直交する方向で重力が作用する方向を示す軸である。
[Embodiment]
The electronic device according to the embodiment and the method for manufacturing the electronic device will be described with reference to FIGS. 1 to 12 as an example of an aspect in which a functional element for detecting angular velocity or the like is mounted.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the electronic device of the present embodiment. FIG. 2 is a plan view of the electronic device viewed from the second base material side. FIG. 3 is a plan view showing a structure of a functional element mounted on the electronic device. 4 to 7 are explanatory diagrams for explaining the operation of the functional element. 8 to 10 are process diagrams illustrating the manufacturing process of the electronic device of this embodiment. FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing the respective sealing portions by conducting a comparative experiment between the electronic device of the present embodiment and the electronic device in the conventional example. FIG. 12 is a graph comparing resonance characteristic Q values of the electronic device of this embodiment and the electronic device in the conventional example. 1 to 9, the X axis, the Y axis, and the Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other, and the Z axis is an axis that indicates a direction in which gravity acts in a direction orthogonal to the X axis and the Y axis. is there.
(電子デバイス1の構造)
本実施形態の電子デバイス1は、図1に示す様に、第1基材10と、第2基材20と、機能素子100とが設けられている。電子デバイス1は、第1基材10と、第2基材20との間に機能素子100が配設されている。第1基材10と、第2基材20とが対向することで生じる空間をキャビティー32とすることで、機能素子100の振動動作が可能となっている。
なお、便宜上、図1、図2、図8、および図9では、機能素子100を簡略化して図示している。また、図2においては、封止部60の図示を省略している。
(Structure of electronic device 1)
As shown in FIG. 1, the
For convenience, in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 8, and FIG. 9, the
(第1基材10)
第1基材10は、機能素子100が支持される基材である。第1基材10には、凹部12が設けられている。第1基材10には、機能素子100が接続されている。第1基材10と、機能素子100との接続は、凹部12の頂面12aと、機能素子100の外周縁103とが接続されることでおこなわれている。
後述するが、機能素子100は、角速度等を検出するために一定の振動動作を伴っている。機能素子100は、凹部12の頂面12aに外周縁103が接続されていることで第1基材10に干渉されることなく、所望の振動動作をすることができる。
(First base material 10)
The
As will be described later, the
第1基材10は、その材料として、例えば、ガラス、シリコン、および水晶を含む基材を用いることができる。本実施形態の電子デバイス1において第1基材10は、ホウ珪酸ガラスを含むガラス基材を用いている。第1基材10にホウ珪酸ガラスを用いると、弗酸などのウェットエッチング法により凹部12を容易に形成することができる。更には、陽極接合法により、機能素子100との接合を強固におこなうことができる。なお、第1基材10を構成する材料は、特に限定されることなく、凹部12の形成が可能で、第2基材20との接合性能が良好な材料であれば適宜変更しても良い。
また、第1基材10の頂面12aには、金属板11が設けられている。金属板11は、第2基材20が接合される主面10aと交差する方向から第1基材10を平面視した場合に、少なくとも後述する孔部40と重なる主面10a上に設けられている。
As the material of the
A
(第2基材20)
第2基材20は、機能素子100を覆う様に第1基材10と接続されている。第2基材20は、いわゆる蓋部材である。
第2基材20には、機能素子100を覆う凹形状をなした凹部22が設けられている。凹部22は、第1基材10と対向する側の第2基材20の主面20aに設けられている。第2基材20は、第1基材10における凹部12の頂面12aと、当該第2基材20における凹部22の頂面22aとが対向する様に接続されている。
第1基材10と第2基材20とが接続されることで、凹部12と凹部22とが対向して生じる空間を機能素子100が収容されるキャビティー32として用いることができる。
(Second base material 20)
The
The
By connecting the
第2基材20には、主面20aと、その反対側の面となる副面20bとを貫く孔部40が設けられている。孔部40は、主面20a側に開口する第1開口41と、副面20b側に開口する第2開口42とを有する。孔部40は、キャビティー32の雰囲気を封止するための封止口として設けられ、後述する封止部60が配設されている。孔部40は、その形状は特に限定されないが孔部40を平面視した場合に、副面20b側の第2開口42と比して、主面20a側の第1開口41の幅が狭いことが好ましい。なぜなら、第2基材20を上面にした場合、封止部材60Bを配置し易いからである。本実施例では、直径250μmの封止部材60Bを配置するために、第1開口41を100μm以下、第2開口42を300μm以上とした。
更に、孔部40は、図2(a)に示す様に角錐形状を有することができる。この時、封止部材60Bとしては例えば球形のものを配置することができる。角錐形状の穴に球形の封止部材60Bを配置することで、穴と封止部材の間に空隙を残すことができる。空隙があることで、後述する減圧時にキャビティー32内の残留ガスを効率的に抜き出すことができる。なお、角錘形状を有する孔部40は、その辺40eに曲面が設けられている。辺40eに曲面が設けられていることで後述する封止部材60Bを溶融させた時に、クラックの発生を抑制することができる。或いは、穴の形状を図2(b)に示す様に円錐形状を有することができる。この時、封止部材60Bとしては例えば立方体、或いは直方体のものを配置することができる。
The
Furthermore, the
第2基材20には、副面20b側には金属膜50が設けられている。
金属膜50は、孔部40の内壁40aから第2基材20の副面20b側に延設されている。金属膜50としては、下地層にチタン(Ti)、表層に金(Au)を用いると好適である。金属膜50は、表層に金(Au)を用いることで後述する封止部材60Bの濡れ性を高めるとともに、下地層にチタン(Ti)を用いることで封止部材60Bと孔部40(内壁40a)の密着性を向上させることができる。下地層はチタンの他に、クロム(Cr)やタングステン(W)であっても良い。
なお、金属膜50を構成する材料は、特に限定されること無く、第2基材20や封止部60を構成する材料によって適宜変更して良い。
The
The
In addition, the material which comprises the
第2基材20は、その材料として、例えば、ガラス、シリコン、および水晶を含む基材を用いることができる。本実施形態の電子デバイス1において第2基材20は、その材料としてシリコン基材を用いている。シリコン基材を用いることで、公知のフォトリソグラフィー法を用いて凹部22や孔部40を容易に形成することができる。なお、第2基材20を構成する材料は、特に限定されることなく、凹部22および孔部40の形成が可能で、第1基材10との接合性能が良好な材料であれば適宜変更しても良い。
As the
第1基材10、および第2基材20の平面形状(Z軸方向から見た形状)は、キャビティー32に機能素子100を収容できれば特に限定されることはない。本実施形態においては、図2に示す様に矩形状とした。
The planar shape (the shape seen from the Z-axis direction) of the
(キャビティー32)
キャビティー32は、機能素子100が配設され、減圧状態や不活性ガス(例えば窒素ガス)で充満された状態で密閉されている。
例えば、角速度等を検出するセンサーとして機能素子100を用いる場合、キャビティー32は、減圧状態(より好ましくは真空状態)であることが好ましい。これにより、機能素子100の振動が空気の粘性によって減衰することを抑制できる。
また、加速度等を検出するセンサーとして機能素子100を用いる場合、キャビティー32は、大気圧状態が一般的であるが、窒素等の不活性気体と置換された状態がより好ましい。キャビティー32は、不活性気体と置換されることで、機能素子100の酸化を抑制し、信頼性に寄与することができる。
(Cavity 32)
The
For example, when the
When the
(封止部60)
封止部60は、孔部40を閉塞する様に配設されている。
封止部60は、孔部40を閉塞することでキャビティー32を封止することができる。封止部60(封止部材60B)は、その材料として、例えば、金・ゲルマニウム(Au・Ge)、金・ケイ素(Au・Si)、金・錫(Au・Sn)、錫・鉛(Sn・Pb)、鉛・銀(Pb・Ag)、錫・銀・銅(Sn・Ag・Cu)、錫・亜鉛・ビスマス(Sn・Zn・Bi)等の合金を用いることができる。本実施形態の封止部60は、前述した金属膜50との密着性を高めるため、金・ゲルマニウム(Au・Ge)を含む合金を用いている。
封止部60(封止部材60B)は、その材料が特に限定されるものでなく、孔部40を閉塞し、キャビティー32の気密性を確保することができる材料であれば適宜変更してよい。なお、封止部60は、低融点かつ凝固しやすい材料が好ましい。融点が低いことで、封止される機能素子100の変形や損傷を防ぎ、キャビティー32の気密性能を高めることができる。また、封止される際の第2基材20の温度上昇を抑制し、第2基材20等に内包するガスが離脱し、キャビティー32内に放出することを抑制することができる。
(Sealing part 60)
The sealing
The sealing
The material of the sealing part 60 (sealing
(機能素子100の構造)
機能素子100は、第1基材10上に設けられている。機能素子100は、第1基材10、および第2基材20によって形成されたキャビティー32に収容されている。機能素子100の形態としては、特に限定されず、例えば、角速度(ジャイロ)センサー、加速度センサー、振動子、SAW(弾性表面波)素子、マイクロアクチュエーターなどの各種形態とすることができる。
(Structure of functional element 100)
The
本実施形態では、角速度センサーとして機能素子100を用いた電子デバイス1について説明する。
図3は、本実施形態の電子デバイス1にかかる機能素子100を模式的に示す平面図である。なお、図3ないし図7において、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、Z軸を図示している。
In the present embodiment, an
FIG. 3 is a plan view schematically showing the
機能素子100は、図3に示す様に構造体104と、駆動用固定電極130と、検出用固定電極140と、固定部150と、を有する。
As shown in FIG. 3, the
構造体104は、例えば、第1基材10に接合されたシリコン基板100a(図8参照)を加工することにより、一体的に設けられている。これにより、シリコン半導体デバイスの製造に用いられる微細な加工技術の適用が可能となり、構造体104の小型化を図ることができる。
The
構造体104は、第1基材10(図1参照)に固定された固定部150(外周縁103)によって支持されており、第1基材10と離間して配置されている。構造体104は、第1振動体106と、第2振動体108と、を有する。第1振動体106、および第2振動体108は、X軸方向に沿って互いに連結されている。
The
第1振動体106および第2振動体108は、それぞれの境界線B(Y軸方向に沿った直線)に対して対称となる形状を有する。換言すると第1振動体106および第2振動体108は、同様の構成を有する。したがって、以下では、第1振動体106の構成について説明し、第2振動体108の構成の説明については省略する。
The first vibrating
第1振動体106は、駆動部110と、検出部120と、を有する。駆動部110は、駆動用支持部112と、駆動用バネ部114と、駆動用可動電極116と、を有する。
The first vibrating
駆動用支持部112は、例えば、矩形(フレーム状)の形状を有し、駆動用支持部112の内側には、検出部120が配置されている。図示の例では、駆動用支持部112は、X軸方向に沿って延在する第1延在部112aと、Y軸方向に沿って延在する第2延在部112bと、によって構成されている。
The driving
駆動用バネ部114は、駆動用支持部112の外側に配置されている。図示の例では、駆動用バネ部114の一端は、駆動用支持部112の角部(第1延在部112aと第2延在部112bとの接続部)近傍に接続されている。駆動用バネ部114の他端は、固定部150に接続されている。
The
図示の例では、駆動用バネ部114は、第1振動体106において4つ設けられている。そのため、第1振動体106は、4つの固定部150によって第1基材10に支持されている。なお、第1振動体106と第2振動体108との境界線B上の固定部150は、設けられていなくてもよい。
In the illustrated example, four driving
駆動用バネ部114は、Y軸方向に沿って往復しながらX軸方向に沿って延在する形状を有している。複数の駆動用バネ部114は、駆動用支持部112の中心を通るX軸方向に沿った仮想線(図示せず)、および駆動用支持部112の中心を通るY軸方向に沿った仮想線(図示せず)に対して対称に設けられている。駆動用バネ部114を上記のような形状とすることにより、駆動用バネ部114がY軸方向、およびZ軸方向に変形することを抑制し、駆動用バネ部114を駆動部110の振動方向であるX軸方向にスムーズに伸縮させることができる。そして、駆動用バネ部114の伸縮に伴い駆動用支持部112を(駆動部110を)X軸方向に沿って振動させることができる。なお、駆動用バネ部114は、駆動用支持部112をX軸方向に沿って振動させることができれば、その数は特に限定されない。
The
駆動用可動電極116は、駆動用支持部112に接続されて駆動用支持部112の外側に配置されている。より具体的には、駆動用可動電極116は、駆動用支持部112の第1延在部112aに接続されている。
The drive
駆動用固定電極130は、駆動用支持部112の外側に配置されている。駆動用固定電極130は、第1基材10(図1参照)上に固定されている。図示の例では、駆動用固定電極130は、複数設けられ、駆動用可動電極116を介して対向配置されている。図示の例では、駆動用固定電極130は、櫛歯状の形状を有しており駆動用可動電極116は、駆動用固定電極130の櫛歯の間に挿入可能な突出部116aを有している。駆動用固定電極130と突出部116aとの距離(ギャップ)を小さくすることにより、駆動用固定電極130と駆動用可動電極116との間に作用する静電力を大きくすることができる。
The driving fixed
駆動用固定電極130および駆動用可動電極116に、電圧を印加すると、駆動用固定電極130と駆動用可動電極116との間に静電力を発生させることができる。これにより、駆動用バネ部114がX軸方向に沿って伸縮し、駆動用支持部112(駆動部110)を、X軸方向に沿って振動させることができる。
When a voltage is applied to the driving fixed
なお、図示の例では、駆動用可動電極116は、第1振動体106において、4つ設けられているが、駆動用支持部112をX軸方向に沿って振動させることができれば、その数は特に限定されない。また、図示の例では、駆動用固定電極130は、駆動用可動電極116を介して、対向配置されているが、駆動用支持部112をX軸方向に沿って振動させることができれば、駆動用固定電極130は、駆動用可動電極116の一方側にのみ配置されていてもよい。
In the example shown in the figure, four drive
検出部120は、駆動部110に連結されている。図示の例では、検出部120は、駆動用支持部112の内側に配置されている。検出部120には、検出用支持部122と、検出用バネ部124と、検出用可動電極126と、を有することができる。なお、図示はしないが、検出部120は、駆動部110に連結されていれば駆動用支持部112の外側に配置されていてもよい。
The
検出用支持部122は、例えば、矩形(フレーム状)の形状を有している。図示の例では、検出用支持部122は、X軸に沿って延在する第3延在部122aと、Y軸に沿って延在する第4延在部122bと、によって構成されている。
The
検出用バネ部124は、検出用支持部122の外側に配置されている。検出用バネ部124は、検出用支持部122と駆動用支持部112とを接続している。より具体的には、検出用バネ部124の一端は、検出用支持部122の角部(第3延在部122aと第4延在部122bとの接続部)近傍に接続されている。検出用バネ部124の他端は、駆動用支持部112の第1延在部112aに接続されている。
The
検出用バネ部124は、X軸方向に沿って往復しながらY軸方向に沿って延在する形状を有している。図示の例では、検出用バネ部124は、第1振動体106において4つ設けられている。複数の検出用バネ部124は、検出用支持部122の中心を通るX軸方向に沿った仮想線(図示せず)、および検出用支持部122の中心を通るY軸方向に沿った仮想線(図示せず)に対して、対称に設けられている。検出用バネ部124を上記の様な形状とすることにより、検出用バネ部124が、X軸方向及びZ軸方向に変形することを抑制し、検出用バネ部124を、検出部120の振動方向であるY軸方向にスムーズに伸縮させることができる。そして、検出用バネ部124の伸縮に伴い、検出用支持部122を(検出部120を)、Y軸方向に沿って振動させることができる。なお、検出用バネ部124は、検出用支持部122をY軸方向に沿って振動させることができれば、その数は特に限定されない。
The
検出用可動電極126は、検出用支持部122の内側に検出用支持部122に接続し、配置されている。図示の例では、検出用可動電極126は、X軸方向に沿って延在しており、検出用支持部122の2つの第4延在部122bに接続されている。
The detection
検出用固定電極140は、検出用支持部122の内側に配置されている。検出用固定電極140は、第1基材10(図1参照)上に固定されている。図示の例では、検出用固定電極140は、複数設けられ、検出用可動電極126を介して対向配置されている。
The detection fixed
検出用可動電極126と検出用固定電極140との数、及び形状は、検出用可動電極126と検出用固定電極140との間の静電容量の変化を検出することができれば、特に限定されない。
The number and shape of the detection
(機能素子100の動作)
次に、機能素子100の動作について説明する。図4から図7は、本実施形態に係る封止構造が電子デバイス1に設けられている機能素子100の動作を説明するための図である。なお、便宜上、図4から図7では、機能素子100の各部分を簡略化して図示している。
(Operation of functional element 100)
Next, the operation of the
駆動用固定電極130及び駆動用可動電極116に、駆動回路(図示省略)によって電圧を印加すると、駆動用固定電極130と駆動用可動電極116との間に静電力を発生させることができる。これにより、図4および図5に示す様に、駆動用バネ部114をX軸方向に沿って伸縮させることができ、駆動部110をX軸方向に沿って振動させることができる。
When a voltage is applied to the driving fixed
より具体的には、第1振動体106の駆動用可動電極116と駆動用固定電極130との間に第1交番電圧を印加し、第2振動体108の駆動用可動電極116と駆動用固定電極130との間に第1交番電圧と位相が180度ずれた第2交番電圧を印加する。これにより、第1振動体106の第1駆動部110a、および第2振動体108の第2駆動部110bを、互いに逆位相、かつ所定の周波数で、X軸方向に沿って振動させることができる。即ち、X軸方向に沿って互いに連結された第1駆動部110a及び第2駆動部110bは、X軸方向に沿って、互いに逆位相で振動(第1振動)する。例えば、先ず、図4に示す様に、第1駆動部110aはα1方向に変位し、第2駆動部110bはα1方向と反対方向のα2方向に変位する。次に、図5に示す様に、第1駆動部110aはα2方向に変位し、第2駆動部110bはα1方向に変位する。第1駆動部110aおよび第2駆動部110bは、この動作を繰り返す。この様にして、第1駆動部110aおよび第2駆動部110bは、互いに逆位相で振動する。
More specifically, a first alternating voltage is applied between the driving
なお、検出部120は、駆動部110に連結されているため、検出部120も駆動部110の振動に伴い、X軸方向に沿って振動する。すなわち、第1振動体106および第2振動体108は、X軸に沿って、互いに逆位相で振動する。
Since the
図6および図7に示す様に、双方の駆動部110a,110bが第1振動を行っている状態で、機能素子100にZ軸回りの角速度ωが加わると、コリオリの力が働き、検出部120は、Y軸方向に沿って変位する。即ち、第1駆動部110aに連結された第1検出部120a、および第2駆動部110bに連結された第2検出部120bは、第1振動およびコリオリ力によって、Y軸方向に沿って、互いに反対方向に変位する。
As shown in FIGS. 6 and 7, when an angular velocity ω around the Z axis is applied to the
例えば、図6に示す様に、第1検出部120aはβ1方向に変位し、第2検出部120bはβ1方向と反対方向のβ2方向に変位する。また、図7に示す様に、第1検出部120aはβ2方向に変位し、第2検出部120bはβ1方向に変位する。第1検出部120aおよび第2検出部120bは、コリオリ力を受けている間、この動作を繰り返す。
For example, as shown in FIG. 6, the
双方の検出部120a,120bがY軸方向に沿って変位することにより、検出用可動電極126と検出用固定電極140との間の距離Lは変化する。そのため、検出用可動電極126と検出用固定電極140との間の静電容量が変化する。機能素子100では、検出用可動電極126および検出用固定電極140に電圧を印加することにより、検出用可動電極126と検出用固定電極140との間の静電容量の変化量を検出し、Z軸回りの角速度ωを求めることができる。
The distance L between the detection
なお、上記では、静電力によって、駆動部110を駆動させる形態(静電駆動方式)について説明したが、駆動部110を駆動させる方法は特に限定されず、圧電駆動方式や、磁場のローレンツ力を利用した電磁駆動方式等を適用することができる。
In addition, although the form (electrostatic drive system) which drives the
(電子デバイス1の製造方法)
次に、本実施形態に係る電子デバイス1の製造方法について、図8ないし図10を参照しながら説明する。
(Method for manufacturing electronic device 1)
Next, a method for manufacturing the
図8(a)は、第1基材10と、機能素子100となるシリコン基板100aとが接合(接続)された状態を示している。第1基材10には、凹部12と、主面10aに金属板11とを形成する。
凹部12の形成は、例えば、凹部12となる第1基材10の領域を図示しない金属薄膜(例えば、クロム)でコーティングを施し、フォトリソグラフィー技術を用いて金属薄膜をパターニングする。そのパターニングされた金属薄膜をマスクとして、第1基材10を弗酸などの薬液でウェットエッチングする。また、金属板11を形成する領域の凹部(不図示)は、前述した凹部12と同時に形成することができる。
金属板11の形成は、例えば、金属板11の形成する領域(凹部)が開口したマスクパターンを施し、スパッタリング法によっておこなうことができる。
FIG. 8A shows a state in which the
For example, the
The
シリコン基板100aは、第1基材10の頂面12a(主面10a)と接合される。
第1基材10と、シリコン基板100aとの接合は、陽極接合法を用いておこなうことができる。第1基材10と、シリコン基板100aとの接合は、陽極接合法に限定されることなく、ウェハー直接接合などの接合方法を用いることができる。また、第1基材10と、シリコン基板100aとが接合される面のそれぞれに金属薄膜を設け、その金属薄膜相互を共晶結合させる金属共晶接合法を用いてもよい。
The
The
図8(b)は、第1基材10に接合されたシリコン基板100aが加工され、機能素子100が形成された状態を示している。
機能素子100の形成は、例えば、研削装置によってシリコン基板100aを研削することで機能素子100に必要な厚さに薄板化をおこなう。次に、薄板化されたシリコン基板100aにマスクとなる薄膜(例えば酸化シリコン薄膜)を形成し、公知のフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングを施す。そして、薄膜パターンをマスクとしてシリコン基板100aをドライエッチング法により機能素子100を形成する。尚、ドライエッチング法としては、エッチング工程とデポジション(堆積)工程を繰り返すBosch法を用いた。
FIG. 8B shows a state where the
For example, the
図8(c)は、第2基材20に凹部22と、孔部40とが形成された状態を示している。
第2基材20には、凹部22、孔部40、および金属膜50を形成する。
凹部22の形成は、例えば、凹部22となる第2基材20の領域を、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングし、そのパターニングされた第2基材20をエッチングすることで形成することができる。本実施例では、ドライエッチング法で凹部22を形成した。孔部40の形成は、例えば、第2基材20の主面20a側、および副面20b側において、孔部40を形成する領域をフォトリソグラフィー技術にてパターニングし、主面20a側と副面20b側との両面から異方性ウェットエッチング法を用いておこなうことができる。本実施例では、水酸化カリウム水溶液(KOH)を用いて実施した。また、孔部40の形成は、孔部40が形成された第2基材20を弗硝酢酸に浸漬し、孔部40の辺40eに曲面(丸み)の形成をおこなう。なお、本実施形態において辺40eへの曲面の形成は、弗硝酢酸の混合比をHF:HNO3:CH3COOH=13:84:3とし、当該弗硝酢酸に第2基材20をおおよそ2分間浸漬することでおこなった。孔部40の辺40eに曲面(丸み)を形成することにより、封止部材60Bの充填時にクラックが発生するのを防ぐことができる。
さらに、第2基材20には、金属膜50の形成をおこなう。金属膜50の形成は、例えば、スパッタリング法を用いることができる。本実施形態の金属膜50は、チタン(Ti)を下地として金(Au)をスパッタリングすることで形成することができる。チタンの他にクロム(Cr)やタングステン(W)などの材料であっても良い。
FIG. 8C shows a state in which the
In the
The
Further, the
図9(d)は、第1基材10と、第2基材20とが接合(接続)された状態を示している。
第1基材10と、第2基材20との接続は、凹部12の頂面12aと、凹部22の頂面22aとを接合することでおこなう。第1基材10と、第2基材20との接続は、凹部12の底面12bと、凹部22の底面22bとを対向させて接続することで、凹部12および凹部22によって構成されるキャビティー32を設けることができる。また、当該キャビティー32に機能素子100を収容することができる。
FIG. 9D shows a state where the
The connection between the
第1基材10と、第2基材20との接合は、陽極接合法を用いておこなうことができる。第1基材10と、第2基材20との接合は、陽極接合法に限定されることなく、ガラスフリット等の接着部材を用いた接合方法を用いることができる。また、第1基材10と、第2基材20とが接合される面(頂面12aおよび頂面22a)のそれぞれに金属薄膜を設け、その金属薄膜相互を共晶結合させる金属共晶接合法を用いてもよい。これにより、第1基材10と、第2基材20との密着性を高めることができるとともに、後述する封止部材60Bによって封止されるキャビティー32の気密性を高めることができる。
The joining of the
図9(e)は、封止部60によって孔部40が閉塞され、キャビティー32が封止された状態を示している。
孔部40の閉塞は、孔部40に封止部材60Bを配設し、その封止部材60Bを溶融させることでおこなう。封止部材60Bは、その形状は特に限定されないが球形状が好ましい。封止部材60Bは、球形状を有することで均等に溶融(融解)することができる。
図9(f)は、第1基材10と、第2基材20との接合工程から、封止部材60Bによる封止工程までを説明する工程図である。第1基材10と第2基材20を接合した後に、キャビティー32内に付着した水分や有機物を熱処理工程により除去する。例えば、温度200[℃]以上に加熱し、1時間以上放置する。必要に応じて真空雰囲気や窒素ガスなど不活性ガス雰囲気中で行っても良い。その後に封止部材60Bを孔部40に配設し、雰囲気を減圧する(減圧工程)。本実施形態では、電子デバイス1として角速度センサーを適用したので、減圧雰囲気として100[Pa]以下とした。その他に電子デバイス1として加速度センサーを適用する場合には、例えば、一旦3[kPa]程度までの減圧雰囲気として水蒸気などの不要なガスを除去した後に、窒素などの不活性ガスを導入して大気圧(1013[hPa])まで加圧する。一般的な加速度センサーでは気体の粘性抵抗を利用して特性設計を行うからである。その後に、封止部材60Bを溶融させ、孔部40を閉塞させる(封止工程)。以下に、封止工程の詳細を述べる。
図10(a)および図10(b)は、孔部40に封止部材60Bが配置され、その封止部材60Bにレーザー光Lが照射されている状態を示している。
孔部40の閉塞は、孔部40の第1開口41を塞ぐ様に封止部材60Bを配置し、配置された封止部材60Bにレーザー光Lを照射する。孔部40の閉塞は、照射されたレーザー光Lによって封止部材60Bが発熱して溶融されることでおこなう。また、孔部40が閉塞されることで封止されるキャビティー32は、そのキャビティー32内に設けられる機能素子100に応じて減圧状態、もしくは不活性ガスを充満させた状態で封止されることが好ましい。よって、孔部40の閉塞は、減圧状態、もしくは不活性ガスで充満された状態に保たれたチャンバー内でおこなう。孔部40の閉塞は、減圧状態でおこなう場合、おおよそ10[Pa]以下に減圧しておこなう。また、孔部40の閉塞は、不活性ガスで充満された状態でおこなう場合、予めキャビティー32内に残留するガスを減圧雰囲気下で除去してから不活性ガスの置換をおこなう。
FIG. 9E shows a state where the
The
FIG. 9F is a process diagram for explaining the process from the joining process of the
FIG. 10A and FIG. 10B show a state in which the sealing
To close the
ここでレーザー光Lは、封止部材60Bに合焦する様に集光される。集光されるレーザー光Lの幅Wは、封止部材60Bの幅と比べて狭いことが好ましい。本実施形態において、球形状を有する封止部材60Bを用いるため、以下の説明においては封止部材60Bの幅は、直径Dとして説明する。
レーザー光Lの幅Wが封止部材60Bの直径Dより大きい場合には、レーザー光Lが孔部40の内壁40aに照射され、第2基材20が加熱されるおそれがある。第2基材20が加熱されると、第2基材20に内包されるガス(例えば、アルゴン(Ar)や窒素(N)等のプロセスガス)が離脱し、キャビティー32に放出するおそれがある。例えば、減圧状態で封止されるキャビティー32の場合、そのキャビティー32内の減圧低下を来たし、機能素子100の動作に影響をおよぼすおそれがある。また、例えば、不活性ガスで充満された状態で封止されるキャビティー32の場合、そのキャビティー32内のガス組成が変化することで機能素子100の動作に影響をおよぼすおそれがある。よって、レーザー光Lの幅Wは、封止部材60Bの直径Dより小さくすることで、レーザー光Lが封止部材60B以外に照射され、その照射された部分が発熱することを抑制することができる。
Here, the laser beam L is condensed so as to be focused on the sealing
When the width W of the laser beam L is larger than the diameter D of the sealing
封止部材60Bは、内壁40aに沿って凝固する。より詳しくは封止部材60Bは、レーザー光Lが照射されることで溶融し、孔部40の内壁40aに接することで急速に冷却されることで凝固する。封止部材60Bの凝固は、表面張力によって第2開口42に向かって上昇する様に生じる。この際に、溶融した封止部材60Bは、表面張力の作用によって内壁40aによって引き寄せられ、第1開口41の中心付近の封止部60の厚みが薄くなる。
また、溶融された封止部材60Bが凝固する際の熱が、第2基材20に吸収され、第2基材20の温度が上昇し、ひいては機能素子100の温度上昇につながる。機能素子100の温度上昇が生じると、機能素子100を形成する際に用いたガス(例えば、アルゴン(Ar)や窒素(N)が離脱(析出)するおそれがある。これらのガスが離脱すると、キャビティー32内に放出され、キャビティー32内の減圧状態の低下や、キャビティー32内のガス組成が変化することで機能素子100の動作に影響をおよぼすおそれがある。
The sealing
Further, the heat generated when the melted sealing
そこで、孔部40の閉塞は、第2基材20を加熱しておこなうことが好ましい。
第2基材20を加熱し、レーザー光Lを照射することで封止部材60Bは、孔部40の内壁40aに沿って凝固することが抑制され、図10(c)に示す様に封止部60の厚みの均一化を図ることができる。
Therefore, it is preferable to close the
By heating the
本実施形態において、孔部40の閉塞は、封止部材60Bとして、おおよそ直径Dが250[μm]の球形状で、金・ゲルマニウム(Au・Ge)を含む合金を用いている。なお、第1開口41より大きく第2開口42より小さい封止部材60Bを用いている。また、封止部材60Bに照射されるレーザー光Lのエネルギーは、3.0から5.0[J]とし、封止部材60Bに照射されるレーザー光Lの幅Wは、おおよそ30[μm]とした。また、孔部40の閉塞は、第2基材20を、おおよそ300[℃]に加熱した後に、封止部材60Bにレーザー光Lを照射し、封止部材60Bを溶解させた。
In this embodiment, the
(レーザー光Lの幅Wを可変させた実験)
ここで発明者等は、封止部材60Bに照射するレーザー光Lの幅Wを可変させて封止部材60Bを溶融する実験をおこなった。
かかる実験は、機能素子100としてジャイロセンサーを形成し、封止部材60Bに照射するレーザー光Lの幅Wを可変させてキャビティー32の封止をおこなった2つの電子デバイス1(サンプルAおよびサンプルB)を形成し、その電子デバイス1の封止部60の形状および共振特性Q値の評価をおこなった。
(Experiment with variable width W of laser beam L)
Here, the inventors conducted an experiment in which the sealing
In this experiment, two electronic devices 1 (sample A and sample) in which a gyro sensor is formed as the
評価をおこなう電子デバイス1は、サンプルAおよびサンプルBともに、第1基材10、第2基材20、機能素子100などの形状や、封止部材60Bも同じものを用いている。
サンプルAは、封止部材60Bに照射するレーザー光Lの幅Wを封止部材60Bの直径Dよりも大きい300[μm]とした。また、4.5[J](レーザー光Lの出力0.15[Kw]、レーザー光Lの照射時間0.03[Sec])のエネルギーを封止部材60Bに与えた。
サンプルBは、封止部材60Bに照射するレーザー光Lの幅Wを封止部材60Bの直径Dよりも小さい30[μm]とした。また、3.6[J](レーザー光Lの出力0.04[Kw]、レーザー光Lの照射時間0.09[Sec])のエネルギーを封止部材60Bに与えた。
In the
In sample A, the width W of the laser light L applied to the sealing
In the sample B, the width W of the laser light L applied to the sealing
図11(a)はサンプルA、図11(b)はサンプルBにおける封止部60の断面をそれぞれ拡大した模式図である。また、図12は、サンプルAおよびサンプルBにおける機能素子100に関する共振特性Q値の評価結果をまとめたグラフである。電子デバイス1として角速度センサーを適用した本実施形態では、機能素子100の共振特性は角速度センサーの特性に大きく影響する。具体的には、機能素子100の共振特性Q値が大きいと感度や消費電力の性能向上に有利である。
サンプルAにおいて封止部60は、図11(a)に示す様に、封止部60中心部分に陥没が生じた。また、溶融した封止部材60Bが孔部40の内壁40aに沿って第2開口付近まで表面張力により上昇し、弧を描く厚みをもって封止部60が形成された。また、サンプルAにおいては図12に示す様にQ値が4500程度となった。
サンプルBにおいて封止部60は、図11(b)に示す様に、溶融した封止部材60Bが孔部40の内壁40aに沿って上昇することが抑制され、ほぼ均一な厚みをもって封止部60が形成された。また、サンプルAにおいては図12に示す様にQ値が15000程度となった。
よって、第2基材20や機能素子100からのガスの離脱を抑制することで、電子デバイス1の性能を示す共振特性Q値が向上することを当該実験によって知らしめたものである。従って、本実施形態の角速度センサーでは感度や消費電力などのセンサー特性が向上した。一方、電子デバイス1として加速度センサーを適用した場合には、水蒸気などの不要ガスを除去しつつ、良好な気密状態を保てるので信頼性の高いデバイス性能を提供できる。
FIG. 11A is a schematic diagram in which the cross section of the sealing
In the sample A, as shown in FIG. 11A, the sealing
In the sample B, as shown in FIG. 11B, the sealing
Therefore, the experiment has shown that the resonance characteristic Q value indicating the performance of the
本実施形態の電子デバイス1の製造は、孔部40を閉塞し、キャビティー32を封止することで完了する。
The manufacture of the
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な電子デバイス1、および電子デバイス1の製造方法によれば、孔部40を閉塞する封止部材60Bに照射するレーザー光Lのスポット幅(レーザーの光束の直径)が、当該封止部材60Bの直径Dよりも狭いことで、封止部材60B以外にレーザー光Lが照射されることを抑制することができる。よって、第1基材10、第2基材20、および機能素子100や、第2基材20に設けられている孔部40にレーザー光Lが照射されることが抑制される。また、照射に伴う発熱と、発熱に伴って第1基材10、第2基材20、および機能素子100に内包するガスが離脱し、キャビティー32内に放出されることを抑制することができる。したがって、キャビティー32内の圧力や、ガス組成の変化を抑制し、キャビティー32内に設けられている機能素子100の動作に影響をおよぼすことを抑制することができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
According to such an
(実施例)
本発明の実施形態に係る電子デバイス1が適用された実施例について、図13ないし図16を参照しながら説明する。
(Example)
Examples to which the
[電子機器]
本発明の実施形態に係る電子デバイス1を適用した電子機器について、図13から図15を参照しながら説明する。
[Electronics]
An electronic apparatus to which the
図13は、本発明の実施形態に係る電子デバイス1を備える電子機器としてのラップトップ型(またはモバイル型)のパーソナルコンピューターの構成の概略を示す斜視図である。この図において、ラップトップ型パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1008を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。この様なラップトップ型パーソナルコンピューター1100には、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測する電子デバイス1が搭載されている。この様な電子デバイス1は、機能素子100が設けられているキャビティー32の気密が高められ、第1基材10、第2基材20、および機能素子100からのガスの離脱が抑制されるとともに、検出精度が高められている。よって、上述した電子デバイス1が搭載されることで、信頼性の高い小型化を成し得たラップトップ型パーソナルコンピューター1100を得ることができる。
FIG. 13 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a laptop (or mobile) personal computer as an electronic apparatus including the
図14は、本発明の実施形態に係る電子デバイス1を備える電子機器としての携帯電話機(PHSも含む)の構成の概略を示す斜視図である。この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1208が配置されている。この様な携帯電話機1200には、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測する電子デバイス1が搭載されている。この様な電子デバイス1は、機能素子100が設けられているキャビティー32の気密が高められ、第1基材10、第2基材20、および機能素子100からのガスの離脱が抑制されるとともに、検出精度が高められている。よって、上述した電子デバイス1が搭載されることで、信頼性の高い小型化を成し得た携帯電話機1200を得ることができる。
FIG. 14 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a mobile phone (including PHS) as an electronic apparatus including the
図15は、本発明の実施形態に係る電子デバイス1を備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成の概略を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチールカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
デジタルスチールカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部1308が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示をおこなう構成になっており、表示部1308は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCD等を含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部1308に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1310に転送・格納される。また、このデジタルスチールカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示される様に、ビデオ信号出力端子1312には液晶ディスプレイ1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1310に格納された撮像信号が、液晶ディスプレイ1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。この様なデジタルスチールカメラ1300には、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測する電子デバイス1が搭載されている。この様な電子デバイス1は、機能素子100が設けられているキャビティー32の気密が高められ、第1基材10、第2基材20、および機能素子100からのガスの離脱が抑制されるとともに、検出精度が高められている。
FIG. 15 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a digital still camera as an electronic apparatus including the
A
When the photographer confirms the subject image displayed on the
なお、本発明の実施形態に係る電子デバイス1は、図13に示すラップトップ型パーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図14に示す携帯電話機、図15に示すデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。 In addition to the laptop personal computer (mobile personal computer) shown in FIG. 13, the mobile phone shown in FIG. 14, and the digital still camera shown in FIG. , Smartphones, ink jet dispensing devices (eg ink jet printers), televisions, video cameras, video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks (including those with communication functions), electronic dictionaries, calculators, electronic game machines, word processors, work Station, video phone, security TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (eg electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measurements Equipment, instruments (eg, vehicles Aircraft, gauges of a ship), can be applied to electronic equipment such as a flight simulator.
[移動体]
図16は、移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車1500は、種々の制御信号を処理する電子デバイス1を備えた各種制御ユニットが搭載されている。例えば、同図に示す様に、移動体としての自動車1500には、当該自動車1500の加速度を検知するセンサーを内蔵してエンジンの出力を制御する電子制御ユニット(ECU:electronic Control Unit)1508が車体1507に搭載されている。電子制御ユニット1508には、車体1507の加速度や角速度等の物理量を計測する電子デバイス1が搭載されている。この様な電子デバイス1は、機能素子100が設けられているキャビティー32の気密が高められ、第1基材10、第2基材20、および機能素子100からのガスの離脱が抑制されるとともに、検出精度が高められている。よって、車体1507の姿勢に応じた適切なエンジン出力制御を高精度に実行し、燃料等の消費を抑制した効率的な移動体としての自動車1500を得ることができる。
また、電子デバイス1は、他にも、車体姿勢制御ユニット、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)等に広く適用できる。
[Moving object]
FIG. 16 is a perspective view schematically showing an automobile as an example of a moving body. The
In addition, the
1…電子デバイス、10…第1基材、10a…主面、11…金属板、12…凹部、12a…頂面、12b…底面、20…第2基材、20a…主面、20b…副面、22…凹部、22a…頂面、22b…底面、32…キャビティー、40…孔部、40a…内壁、40e…辺、41…第1開口、42…第2開口、50…金属膜、60…封止部、60B…封止部材、100…機能素子、100a…シリコン基板、103…外周縁、1100…ラップトップ型パーソナルコンピューター、1200…携帯電話機、1300…デジタルスチールカメラ、1500…自動車。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
第2基材と、
前記第1基材と第2基材とに包囲されているキャビティーと、
前記第2基材に設けられ、前記キャビティーに貫通している孔部に配置されている封止部と、
前記キャビティー内に設けられている機能素子と、を備えた電子デバイスの製造方法であって、
前記第2基材を加熱しつつ、前記孔部に配置された封止部材にレーザー光を照射して前記封止部材を溶融して前記孔部を閉塞する工程を含み、
前記孔部を平面視した場合に前記レーザー光のスポット幅が前記封止部材の幅より狭いことを特徴とする電子デバイスの製造方法。 A first substrate;
A second substrate;
A cavity that is surrounded by the first substrate and the second substrate,
A sealing portion provided in the second base material and disposed in a hole portion penetrating the cavity;
A functional element provided in the cavity, and a method of manufacturing an electronic device comprising:
Heating the second base material, irradiating the sealing member disposed in the hole with a laser beam to melt the sealing member to close the hole ,
The method of manufacturing an electronic device, wherein a spot width of the laser beam is narrower than a width of the sealing member when the hole is viewed in plan.
は反対側に開口を有している第2開口とを有し、前記孔部を平面視した場合に前記第1開
口の幅より広く、前記第2開口の幅より狭い前記封止部材に前記レーザー光を照射して前
記封止部材を溶融することで前記孔部を閉塞することを特徴とする請求項1に記載の電子デバイスの製造方法。 The hole has a first opening having an opening on the cavity side and a second opening having an opening on the side opposite to the cavity, and the hole is viewed in plan view. In this case, the hole is closed by irradiating the laser beam to the sealing member that is wider than the first opening and narrower than the second opening to melt the sealing member. The method for manufacturing an electronic device according to claim 1 .
徴とする請求項1または請求項2に記載の電子デバイスの製造方法。 Wherein before the step of melting the sealing member, a method for fabricating an electronic device according to claim 1 or claim 2, characterized in that it comprises a step of depressurizing the cavity.
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